智能制造课件

智能制造

目录1、智能制造的概述2、智能制造的发展现状及趋势3、智能制造关键技术4、智能制造应用案例1.智能制造概述

智能制造（IntelligentManufacturing，IM）是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，它在制造过程中能进行智能活动，诸如分析、推理、判断、构思和决策等。通过人与智能机器的合作共事，去扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动。1.智能制造概述

智能制造应当包含智能制造技术(intelligent

manufacturing

technology，IMT

)和智能制造系统(

intelligent

manufacturing

system

，IMS)

。智能制造技术智能制造技术是指利用计算机模拟制造专家的分析、判断、推理、构思和决策等智能活动,

并将这些智能活动与智能机器有机地融合起来,

将其贯穿应用于整个制造企业的各个子系统(如经营决策、采购、产品设计、生产计划、制造、装配、质量保证和市场销售等),

以实现整个制造企业经营运作的高度柔性化和集成化,

从而取代或延伸制造环境中专家的部分脑力劳动,

并对制造业专家的智能信息进行收集、存储、完善、共享、继承和发展的一种极大地提高生产效率的先进制造技术。智能制造系统智能制造系统是指基于IMT,

利用计算机综合应用人工智能技术(如人工神经网络、遗传算法等)

、智能制造机器、代理(agent)技术、材料技术、现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、并行工程、生命科学和系统工程理论与方法,

在国际标准化和互换性的基础上,

使整个企业制造系统中的各个子系统分别智能化,

并使制造系统形成由网络集成的、高度自动化的一种制造系统。

智能制造技术IMS

是智能技术集成应用的环境,

也是智能制造模式展现的载体。IMS

理念建立在自组织、分布自治和社会生态学机制上,

目的是通过设备柔性和计算机人工智能控制,

自动地完成设计、加工、控制管理过程,旨在解决适应高度变化的环境制造的有效性。2.智能制造的发展现状及趋势全球智能制造发展趋势：

1．以3D打印为代表的“数字化”制造技术崭露头角。

2．智能制造技术创新及应用贯穿制造业全过程。3．世界范围内智能制造国家战略空前高涨。2.智能制造技术的发展现状

日本于1989年提出智能制造系统，且于1994年启动了先进制造国际合作研究项目，其中包括公司集成和全球制造、制造知识体系、分布智能系统控制、快速产品实现的分布智能系统技术等。美国于1992年执行新技术政策，大力支持包括信息技术和新的制造工艺，智能制造技术在内的关键重大技术。欧盟于1994年启动新的研发项目，选择了39项核心技术，其中信息技术、分子生物学和先进制造技术中均突出了智能制造技术的地位。国外发展现状2.智能制造技术的发展现状

2001年6月，美国正式启动包括工业机器人在内的“先进制造伙伴计划”；2012年2月，又出台“先进制造业国家战略计划”，提出通过加强研究和试验税收减免、扩大和优化政府投资、建设“智能”制造技术平台以加快智能制造的技术创新；2012年设立美国制造业创新网络，并先后设立增才制造创新研究院和数字化制造与设计创新研究院。德国于2013年正式实施以智能制造为主体的“工业4.0”战略，巩固其制造业领先地位。国外发展现状2011年1月2012年4~10月2014年4月2012年3月2013年4月工业4.0发展战略发布；由VDMA、BITKOM、ZVEI组成秘书处，组建工业4.0平台工业4.0平台发布白皮书（实施计划）2010年德国科学-产业经济研究联盟与德国国家科学与工程院（Acatech）共同制定工业4.0发展战略《德国2020高技术战略》行动计划发布，11个“未来项目”缩减为10个（投资84亿欧元）；“工业4.0”一词首次出现（投资2亿欧元）在德国科学-产业经济研究联盟（ForschungsunionWirtschaft-Wissenschaft）的倡导下，开始研究工业4.0

《德国2020高技术战略》发布，并重点推出11个“未来项目”工业4.0的提出工业4.0概念什么是工业4.0

通过互联网等通信网络将工厂与工厂内外的事物和服务连接起来，创造前所未有的价值、构建新的商业模式的产官学一体的项目。“工业4.0”概念包含了由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。在这种模式中，传统的行业界限将消失，并会产生各种新的活动领域和合作形式。创造新价值的过程正在发生改变，产业链分工将被重组。

主要是通过CPS（信息物理系统），总体掌控从消费需求到生产制造的所有过程，由此实现高效生产管理。

实现方式本质是基于“CPS”实现“智能工厂”核心是动态配置的生产方式实现“柔性生产”关键是信息技术应用实现生产力飞速发展愿景是解决能源消费等社会问题工业4.0的智能制造工业4.0的两大主题智能工厂：智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现。智能生产：整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。该计划将特别注重吸引中小企业参与，力图使中小企业成为新一代智能化生产技术的使用者和受益者，同时也成为先进工业生产技术的创造者和供应者。智能物流：主要通过互联网、物联网、务联网，整合物流资源，充分发挥现有物流资源供应方的效率，而需求方，则能够快速获得服务匹配，得到物流支持。工业4.0的三个重点、八大关键工业4.0的愿景工业3.0与工业4.0有哪些不同？大规模定制生产与大规模生产的比较

大规模生产大规模定制管理理念

以产品为中心，以低成本赢得市场

以顾客为中心，以快速响应赢得市场

驱动方式

根据市场预测安排生产，属推动式的生产方式

根据客户定点安排生产，属拉动式生产方式

核心

通过稳定性和控制力取得高效率

通过灵活性和快速响应来实现多样化和定制化

战略

成本领先战略：通过降低成本、提高生产效率获取竞争优势

差异化战略：通过快速反应、提供个性化的产品获取竞争优势

目标

以低价格开发、生产、销售、交付产品和服务

以多样化和定制化开发、生产、销售、交付顾客买得起的产品和服务

大规模定制的优势成本低效率高交货快品种多个性化大规模定制生产大规模生产品种单一标准化定制生产成本高效率低交货慢中国制造2025战略介绍制造强国建设三个十年“三步走”的战略中国制造2025战略介绍力争用十年时间，迈入制造强国行列。第一个十年到2035年，我国制造业整体达到世界制造强国阵营中等水平。第二个十年新中国成立一百年时，制造业大国地位更加巩固，综合实力进入世界制造强国前列。第三个十年2025203520455项方针创新驱动质量为先绿色发展结构优化人才为本中国制造2025战略介绍中国制造2025战略介绍10大重点领域3452新一代信息通信技术产业1017896航空航天装备先进轨道交通装备电力装备新材料高档数控机床和机器人海洋工程装备及高技术船舶节能与新能源汽车农机装备生物医药及高性能医疗器械中国制造2025战略介绍到2020年，制造业重点领域智能化水平显著提升，试点示范项目运营成本降低30%，产品生产周期缩短30%，不良品率降低30%。到2025年，制造业重点领域全面实现智能化，试点示范项目运营成本降低50%，产品生产周期缩短50%，不良品率降低50%。紧密围绕重点制造领域关键环节，开展新一代信息技术与制造装备融合的集成创新和工程应用。支持政产学研用联合攻关，开发智能产品和自主可控的智能装置并实现产业化。依托优势企业，紧扣关键工序智能化、关键岗位机器人替代、生产过程智能优化控制、供应链优化，建设重点领域智能工厂/数字化车间。在基础条件好、需求迫切的重点地区、行业和企业中，分类实施流程制造、离散制造、智能装备和产品、新业态新模式、智能化管理、智能化服务等试点示范及应用推广。建立智能制造标准体系和信息安全保障系统，搭建智能制造网络系统平台。智能制造工程中国制造2025战略介绍制造技术发展趋势绿色化制造需求：多品种多批量、高质量低成本、柔性制造快速响应、节能减排环境友好等制造技术的发展需求与趋势

产品全生命周期（设计、制造、运

作等）满足客户个性化需求

全价值链端到端系统工程

个性化提高能源利用效率，实现工业生产“绿色环保”绿色制造柔性化生产线实现多品种产品生产的动态配置资源

定制化1能源和资源利用效率是竞争力的决定性因素•••更短的创新周期更为复杂的产品更大的数据量•••个性化大规模生产快速变化的市场更高的生产效率提升效率制造业核心竞争力正在发生深刻变化

提升竞争力制造业变化的速度比以往更快32

缩短生产周期提高柔性智能制造发展方向：产品智能化

自适应工况：

•工况识别感知

•控制算法及策略人机交互：•多功能感知•智能Agent•语音识别•信息融合自主决策：•环境感知•路径规划•智能识别•自主决策回收信息原材料

信息设计信息制造信息物流信息销售信息

产品全生命周期个性化定制与服务无人机

无人驾驶汽车

智能家电智能制造发展方向：装备智能化制造技术变革将专家的知识和经验融入感知、决策、执行等制造活动中赋予产品制造在线学习和知识进化能力实现自学自律制造

日本Mazak机床

热屏障

主动振动控制智能装备特点：瑞士米克朗机床智能工艺规划大连机床热补偿功能

智能化

智能装备2000—

数字化

数控装备1960—国际

智能制造初露端倪国内该生产什么质量管控智能制造发展方向：车间智能化

全局生产管控WhattoproduceStatusofequipment

设备状态OverallproductionmonitoringandcontrolWorkinstruction

作业指导Productionstatistic

生产统计Qualitycontrol

物料准时配送JITmaterialdelivering

生产防错系统Error-proofing

产品及时发运

Productdelivering智能制造发展方向：工厂智能化智能化加工设

备DNC智能化机械手智能刀具管理中央控制室现场Andon现场监视装置智能加工中心与生产线智能化仓储/运输与物流智能化生产执

行过程管控智能化生产控制中心智能化工厂自动化立体仓

库AGV智能小车公共资源定位系

统高级计划排程执行过程调度数字化物流管

控数字化质量检

测大灯总成动力总成悬架总成底盘轮胎智能制造发展方向：供应链智能化

主机厂与供应商：物理距离与信息距离

–以江淮汽车为例：

•零部件供应巢建设项目现已有澳大利亚和台湾、香港等7省区在内的260家企业签约入驻

•目前江淮已实施了物料拉动平台

主要方向：以主机厂为核心的全产业链质量控制

仪表台总成

座椅3.智能制造关键技术纵观当今社会，智能制造技术无疑是世界制造业未来发展的重要方向之一。所谓智能制造技术，是指在现代传感技术、网络技术、自动化技术、拟人化智能技术等先进技术的基础上，通过智能化的感知、人机交互、决策和执行技术，实现设计过程、制造过程和制造装备智能化，是信息技术和智能技术与装备制造过程技术的深度融合与集成。智能制造关键技术：工业互联网智能制造关键技术：云计算云计算是分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化、负载均衡）、热备份冗余等传统计算机和网络技术发展融合的产物。智能制造关键技术：工业大数据工业大数据的典型应用包括产品创新、产品故障诊断与预测、工业生产线物联网分析、工业企业供应链优化和产品精准营销等诸多方面。2012年中国工业机器人销量为2.7万台；我国达到世界水平时将有380亿工业机器人本体市场空间，1140亿工业机器人系统集成市场空间焊接、装配、喷漆、码垛、搬运世界工业机器人安装总量智能制造关键技术：机器人

全球年增长率9%

中国年增长率17%智能制造关键技术：传感器智能制造关键技术：3D打印3D打印技术：增材工艺，缩短生产周期，减少对环境的影响，提高原材料和能源使用效率智能制造关键技术：虚拟现实虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，通过多源信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，使用户沉浸到该环境中。•

高速通讯网络协议•

资料共享技术•

信息安全技术智能制造关键技术：数字化制造•

数字化建模•

虚拟设计•

创新设计•

数字样机设计•

面向制造DFM•

智能控制技术•

高速高精度驱动•

嵌入式数字制造•

远程诊断•

智能维护数字控制生产管理•

控制传感技术•

实时信息管理技术

•

信息集成技术•

数字化车间技术•

制造系统建模•

决策控制智能制造关键技术：人工智能人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。4.智能制造应用案例智能制造是依托于传感器、工业软件、网络通信系统、新型人机交互方式，实现人、设备、产品等制造要素和资源的相互识别、实时联通、有效交流，促进制造业研发、生产、管理、服务与互联网紧密结合，推动生产方式的定制化、柔性化、绿色化、网络化，从而不断充实、提升、再造制造业竞争能力。包括五个方面：产品的智能化、装备的智能化、生产的智能化、管理的智能化和服务的智能化。智能制造应用案例1飞鹤乳业作为民族乳企的标志性品牌，践行国家两化融合的号召，目前飞鹤乳业在食品安全追溯及信息化应用方面积累了丰富的经验。多年来，通过大力推进工业化与信息化的深度融合，飞鹤已经实现了全自动化生产；通过数据仓库，主数据等平台建设实现数据集成；更通过营销供应链管理系统保障专业服务等一系列推进两化深度融合方面的举措，助力飞鹤完成了企业的高效运作。飞鹤工厂智能化工程设计模型：飞鹤工艺流程布局模型：飞鹤数据采集系统结构图：飞鹤乳业安全保障体系架构图：飞鹤MES自动化制造执行系统架构图：机床加工程序选择零件加工质量

信息记录数字化车间：混流制造

解决方案：在复杂零件和托盘上安装RFID标签，有效识别身份在加工设备和线体

上安装工业读写器，实现产品和设备的智能通讯，为MES等信息系统有效提供数据

采集和处理。

生产线路径

选择

M2M

通讯

方案价值：实现工艺指导可视化、柔性化，提升多品种批量化生产过程的生产

效率，减少人员，提高数据采集效率，实现制造过程可追溯性。应用案例：上汽通用五菱/美的家用空调产线

缸体缸盖加工生产线：30万件发动机缸体（缸盖）加工、100万台

发动机缸体（缸盖）毛坯铸造生产能力，位居国内同行第一家用空调装配混流制造：美的家用空调是全球第二大家用空调制造企业，占据17%市场份额；柔性加工机械手和产品交互加工设备和产品交互柔性装配线工序处装有读写器工板装有RIFD标签智慧物流：供应链车辆引导与卸货管理解决方案：通过RFID、智能交通技术，结合厂区物料供应需求，实现厂区供应商车辆预约、排队、身份识别，厂区卸货资源智能化分配；

方案价值：实现物料拉动式供应链模式，实现厂区物流资源疏导，实现对供应链车辆的入厂时间、卸货资源安排指引、时间控制，提高厂区物流资源利用率。智能车辆物流及卸货：美的微波炉马龙基地是亚洲最大的微波炉生产基地，年产量亚洲第一应用案例：美的某部门应用案例：三一重工车间物流

三一重工是全国第三大工程机械集团，本案例实施地在三一

重工18号厂房物料配送出口的

RFID读写器装配线边的RFID

领料装置码垛立库智能识

别折叠箱中空箱周转箱大周转箱点料室

投递口货台口

R1

R2货台口

收货口收货口

货台口

R3

R4货台口

车库海思库房RFID感应门应用案例：物料配送周转箱管理

南方工厂物流周转箱识别：120000件周转箱、覆盖华为整个终端

制造工厂；2.智能制造技术的发展现状

日本于1989年提出智能制造系统，且于1994年启动了先进制造国际合作研究项目，其中包括公司集成和全球制造、制造知识体系、分布智能系统控制、快速产品实现的分布智能系统技术等。美国于1992年执行新技术政策，大力支持包括信息技术和新的制造工艺，智能制造技术在内的关键重大技术。欧盟于1994年启动新的研发项目，选择了39项核心技术，其中信息技术、分子生物学和先进制造技术中均突出了智能制造技术的地位。国外发展现状工业4.0的愿景到2020年，制造业重点领域智能化水平显著提升，试点示范项目运营成本降低30%，产品生产周期缩短30%